有机实验室里的“酸碱大师”：常用有机酸/碱试剂全解析

掌握它们，实验事半功倍！在有机化学实验室的瓶瓶罐罐中，除了琳琅满目的溶剂和底物，有机酸和有机碱试剂扮演着不可或缺的角色。它们不仅是重要的反应物，更是高效的催化剂、中和剂、萃取辅助剂。今天，就带大家认识一下这些实验台上的“常客”，了解它们的化学式、缩写、关键性质和核心用途。

一、 有机酸试剂：催化与活化能手

1. 乙酸 (AcOH)
• 化学式： CH₃COOH
• 缩写： HOAc (常用)
• 性质： 无色液体，刺激性酸味（醋味）。弱酸 (pKa ≈ 4.76)，可溶于水和大多数有机溶剂。冰醋酸 (Glacial AcOH) 指纯度极高的无水乙酸 (凝固点16.6°C)。
• 主要用途： 常用溶剂（亲核取代、酯化等）；弱酸催化剂（酯化、Fries重排等）；中和碱；温和脱保护（如某些Boc基）。
2. 甲酸 (FA)
• 化学式： HCOOH
• 缩写： HCO₂H, FA
• 性质： 无色液体，强烈刺激性气味。强于乙酸的有机酸 (pKa ≈ 3.75)。具有还原性。可与水、乙醇、乙醚混溶。
• 主要用途： 还原剂（Leuckart反应，Eschweiler-Clarke甲基化）；甲酰化试剂（如Gattermann-Koch反应）；溶剂/催化剂；脱保护（如Cbz，常需Pd/C）。
3. 草酸 (Ox)
• 化学式： (COOH)₂ 或 HOOC-COOH
• 缩写： Ox
• 性质： 通常为二水合物 (HOOC-COOH · 2H₂O)，无色晶体。二元羧酸，酸性强 (pKa1 ≈ 1.25， pKa2 ≈ 4.14)。具有还原性。溶于水、乙醇。
• 主要用途： 还原剂（清洗金属离子如Fe³⁺, MnO₄⁻）；除锈剂/清洗剂（实验室常用）；络合剂；酸催化剂。
4. 对甲苯磺酸 (TsOH)
• 化学式： p-CH₃C₆H₄SO₃H
• 缩写： p-TsOH, TsOH, PTSA
• 性质： 通常为一水合物，白色晶体。强有机酸 (pKa ≈ -2.8)。易溶于水、醇、丙酮等。对甲苯磺酸根 (TsO⁻) 是优良离去基团。
• 主要用途： 强酸催化剂（酯化、脱水成烯、缩醛/缩酮形成与脱除、Fischer吲哚合成等）；制备磺酸酯 (ROTs)；脱水剂。
5. 三氟乙酸 (TFA)
• 化学式： CF₃COOH
• 缩写： TFA
• 性质： 无色液体，强烈刺激性气味，吸湿性强。极强有机酸 (pKa ≈ 0.23)。强溶剂能力。沸点低 (72.4°C)，易挥发除去。
• 主要用途： 强酸催化剂；极其重要的脱保护试剂（脱Boc基标准试剂，也用于叔丁基醚/酯等）；多肽合成（裂解与脱保护）；特殊溶剂（如氘代TFA用于NMR）。
6. 樟脑磺酸 (CSA)
• 化学式： C₁₀H₁₅OSO₃H
• 缩写： CSA
• 性质： 白色晶体。强有机酸。具有手性（来自樟脑骨架）。
• 主要用途：手性酸催化剂（不对称Diels-Alder, Mannich等）；可溶性固体强酸（替代TsOH/TFA，避免卤/氟）。
7. L-脯氨酸 (Pro)
• 化学式： C₅H₉NO₂
• 缩写： Pro
• 性质： 天然氨基酸，白色晶体。两性（弱酸性羧基 + 弱碱性仲胺）。明星有机小分子催化剂。具有手性。溶于水。
• 主要用途：高效、绿色的有机小分子催化剂（催化经典不对称反应如Aldol, Mannich, Michael加成等，常涉及烯胺/亚胺正离子中间体）。
  

二、 有机碱试剂：亲核与去质子化担当

1. 三乙胺 (TEA)
• 化学式： (CH₃CH₂)₃N
• 缩写： Et₃N, TEA
• 性质： 无色液体，强烈鱼腥氨味。中等强度有机碱 (pKa共轭酸 ≈ 10.75)。易溶于水和多数有机溶剂。沸点低 (89°C)，易挥发。
• 主要用途： 广泛使用的碱（中和酸，维持碱性）；亲核试剂（生成季铵盐）；酰化反应催化剂（吸收酸）；HPLC流动相添加剂；溶剂。
2. 吡啶 (Py)
• 化学式： C₅H₅N
• 缩写： Py
• 性质： 无色或微黄液体，特殊恶臭。弱有机碱 (pKa共轭酸 ≈ 5.25)。良好极性溶剂。混溶于水、醇、醚。
• 主要用途： 碱和溶剂（需弱碱性和极性溶剂的反应）；酰化反应催化剂（类似三乙胺）；脱卤化氢试剂（促进消除）；合成中间体。
3. N, N-二异丙基乙胺 (DIPEA / Hunig's Base)
• 化学式： [(CH₃)₂CH]₂NCH₂CH₃
• 缩写： DIPEA, DIEA, iPr₂NEt, Hunig's base
• 性质： 无色液体。强有机碱 (pKa共轭酸 ≈ 11.4)。空间位阻大，亲核性弱于三乙胺。沸点较高 (127°C)。
• 主要用途：需强碱且避免亲核副反应时使用（多肽合成Fmoc策略、高活性酰氯的酰化）；消除反应（促进E2）；有机金属试剂制备（制备烯醇盐等）。
4. 1, 8-二氮杂二环[5.4.0]十一碳-7-烯 (DBU)
• 化学式： C₉H₁₆N₂
• 缩写： DBU
• 性质： 无色或淡黄油状液体。非亲核性强碱 (pKa共轭酸 ≈ 12)。易溶于水和有机溶剂。
• 主要用途：强碱催化剂（促进需强碱避亲核的反应：Knoevenagel缩合、Michael加成、Baylis-Hillman反应、Wittig-Horner反应等）；高效消除反应（卤代烃/磺酸酯脱HX成烯）；酯化/转酯化催化剂；脱硅基保护基（如TBDMS，常需氟离子）。
5. 4-(N, N-二甲基氨基)吡啶 (DMAP)
• 化学式： (CH₃)₂NC₅H₄N
• 缩写： DMAP
• 性质： 白色至淡黄色晶体。强亲核性催化剂和碱（亲核性远强于吡啶）。
• 主要用途：高效酰化反应催化剂（最重要用途！显著加速醇、酚、胺与酰氯、酸酐的酯化/酰胺化反应。机理：形成高活性酰基吡啶鎓盐中间体）。其它亲核取代反应的催化剂。

四、 使用注意事项与安全

• 腐蚀性： 浓有机酸 (如 TFA, TsOH, AcOH) 和强有机碱 (如 DBU) 具有腐蚀性，操作需戴手套、护目镜，在通风橱中进行。避免皮肤接触和吸入蒸气。
• 毒性： 许多有机试剂具有毒性 (如吡啶、甲酸、草酸)。草酸及其盐有剧毒。务必了解所用试剂的 MSDS (安全数据表)，严格遵守操作规程。
• 挥发性与气味： 甲酸、乙酸、三乙胺、吡啶等挥发性强且气味刺激难闻，务必在通风橱中取用和操作。
• 反应性： 注意试剂可能参与副反应 (如甲酸的还原性，三乙胺的亲核性)。选择合适的试剂和条件。
• 储存： 大多数有机酸/碱试剂易吸水或潮解 (如草酸、TsOH、TFA)，应密封保存。强碱 (如 DBU) 易吸收空气中的 CO₂ 降低效力和纯度。

熟练掌握这些常用有机酸、碱试剂的性质和用途，是进行高效、精准有机合成实验的基础。它们如同化学家手中的“调色板”，灵活运用才能描绘出理想的反应蓝图。无论是催化关键转化、活化特定基团、调节反应环境，还是淬灭反应、分离纯化产物，这些“酸碱大师”都功不可没。下次在实验室拿起它们时，不妨多想想其背后的化学原理与妙用！

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